DE1623114C3 - Circuit arrangement for detecting a metallic object by means of an induction loop - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Feststellung eines metallischen Gegenstandes mittels einer Induktionsschleife, die von einem Oszillator mit einer vorgegebenen festen Meßfrequenz beschickt und deren durch die Induktivitätsänderung bei Anwesenheit eines metallischen Gegenstandes geänderte Meßspannung einer nachgeschalteten phasenvergleichenden Meßeinrichtung zugeführt wird (Induktionsschleifendetektor), insbesondere zur Kraftfahrzeugerfassung und -zählung. Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist beispielsweise durch die Zeitschrift »SEL Nachrichten«, 1967, H. 2, S. 75 bis 79 bekannt.The invention relates to a circuit arrangement for detecting a metallic object by means of an induction loop fed by an oscillator with a predetermined fixed measuring frequency and their changed by the change in inductance in the presence of a metallic object Measuring voltage is fed to a downstream phase-comparing measuring device (induction loop detector), in particular for vehicle registration and counting. A circuit arrangement of this type is, for example, by the magazine »SEL Nachrichten ”, 1967, no. 2, pp. 75 to 79 known.

Zur Kraftfahrzeugzählung und -erfassung wurden in den letzten Jahren in großem Umfang Induktionsschleifendetektoren eingesetzt. Diese Detektoren bieten entscheidende Vorteile gegenüber anderen Meßeinrichtungen, da die eigentliche Meßsonde aus einem einfachen isolierten Draht besteht, der nur in die Fahrbahndecke eingelassen zu werden braucht. Dadurch sind diese Meßsonden, beispielsweise im Gegensatz zu Kontaktschwellen, keiner mechanischen oder witterungsbedingten Beeinflussung ausgesetzt, da sie in die Straßenoberfläche eingelassen und vollkommen abgeschlossen sind. Der Erfassungsbereich der einzelnen Schleifen stimmt recht gut mit ihrer geometrischen Abmessung überein, so daß hierdurch eine gute Selektivität der Messung gewährleistet ist. Da die von den Induktionsschleifen begrenzten Flächen und die Grundflächen der Kraftfahrzeuge in derselben Größenordnung liegen, messen diese Induktionsschleifendetektoren keine Fahrzeugdetails, wie es beispielsweise bei Magnetdetektoren möglich ist.Induction loop detectors have been used on a large scale in recent years for vehicle counting and detection used. These detectors offer decisive advantages over other measuring devices, because the actual measuring probe consists of a simple insulated wire that is only inserted into the road surface needs to be admitted. As a result, these measuring probes are, for example, in contrast to Contact thresholds, not exposed to mechanical or weather-related influences, as they are in the Road surface are embedded and completely closed. The coverage of each Loops agree quite well with their geometrical dimensions, so that this results in a good selectivity the measurement is guaranteed. Because the areas bounded by the induction loops and the base areas of the motor vehicles are of the same size, these induction loop detectors measure no vehicle details, as is possible with magnetic detectors, for example.

Die Auswerteschaltungen von Induktionsschleifendetektoren werden häufig durch Frequenzen gestört und beemflußt, die in der Nähe der Betriebsfrequenz oder deren Oberwellen liegen. Um solche Störfrequenzen auszuschließen, werden die Induktionsschleifen beim Anschluß an eine Auswerteschaltung bisher — vgl. die genannten »SEL Nachrichten« a. a. O. — in einem abgestimmten Schwingkreis betrieben. Ähnliches gilt für Induktionsschleifendetektoren, wie sie in der DT-AS 12 33 959 oder in der US-PS 33 16 498 beschrieben sind. Diese beiden Einrichtungen arbeiten im übrigen nach einem Verfahren, bei dem die Meßfrequenz der Detektorschleife und eine davon abweichende Bezugsfrequenz überlagert werden, wobei die daraus entstehende Schwebungsfrequenz (Differenzfrequenz) zur Anzeige ausgewertet wird.The evaluation circuits of induction loop detectors are often disturbed by frequencies and influenced which are in the vicinity of the operating frequency or its harmonics. To such interference frequencies excluded, the induction loops when connected to an evaluation circuit are so far - see the "SEL messages" mentioned above. a. O. - operated in a coordinated resonant circuit. Something like that applies to induction loop detectors, as described in DT-AS 12 33 959 or in US-PS 33 16 498 are. These two devices also work according to a method in which the measuring frequency the detector loop and a different reference frequency are superimposed, the resulting resulting beat frequency (difference frequency) is evaluated for display.

In jedem Fall muß daher bei den bekannten Einrichtungen die Induktionsschleife am Montageort abgestimmt (abgeglichen) werden. Hierzu sind nicht nur Abgleichelemente und eine Meßeinrichtung erforderlich, sondern die Bedienungselemente müssen auch leicht zugänglich an der Frontplatte der Meßeinrichtung angebracht sein. Der Aufwand für den Abgleich der Schleifen ist also erheblich, und obendrein kann die Einstellung durch Fehler des bedienenden Personals fehlerhaft vorgenommen werden. Auch hängt die Störsicherheit der abgestimmten Schleifen weitgehend von der Schleifengüte ab.In any case, the induction loop must therefore be coordinated at the installation site in the known devices (matched). This not only requires adjustment elements and a measuring device, but the operating elements must also be attached to the front panel of the measuring device in an easily accessible manner being. The effort involved in adjusting the loops is therefore considerable, and on top of that, the Settings are incorrectly made due to errors on the part of the operating staff. The interference immunity also depends of the coordinated loops largely depends on the loop quality.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Induktionsschleifendetektor zu schaffen, bei dem der erhebliche Aufwand für die ansonsten erforderliche Schleifenabstimmung (Schleifenabgleich) vermieden ist und der trotzdem störsicher gegenüber Fremdfrequenzen arbeitet.The object of the invention is to create an induction loop detector in which the considerable effort for the otherwise required loop adjustment (loop adjustment) is avoided and that anyway works interference-free against external frequencies.

Dies wird ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß erreicht durch die Verwendung einer nicht abgestimmten (nicht abgeglichenen) Induktionsschleife und ein zwischen die Induktionsschleife und die phasenvergleichende Meßeinrichtung geschaltetes, auf die Meßfrequenz fest abgestimmtes Filter mit Parallelresonanzkreis-Charakteristik. This is achieved according to the invention on the basis of a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning through the use of an unmatched (unmatched) induction loop and a between the Induction loop and the phase-comparing measuring device connected and permanently tuned to the measuring frequency Filters with parallel resonance circuit characteristics.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird also die Induktionsschleife überhaupt nicht in einem abgestimmten Schwingkreis betrieben; sie wird vielmehr ohne jeden Abgleich mit der Meßfrequenz beaufschlagt. Lediglich der Filterkreis ist auf die vorgesehene Betriebsfrequenz (Meßfrequenz) abgestimmt. Das geschieht aber nicht bei jeder einzelnen Montage am Montageort. Vielmehr wird das (serienmäßig gefertigte) Filter bereits bei seiner Herstellung auf die Betriebsfrequenz fest abgestimmt. Somit kann die Induktionsschleife am Montageort ohne jegliche Abgleicharbeit angeschlossen werden. Damit werden bei der Montage nicht nur die ansonsten erforderlichen Abgleicheinrichtungen — samt entsprechendem Fachpersonal — eingespart, sondern es wird auch die Gefahr ausgeschaltet, daß durch Fehler des Personals die Schleife bei der Inbetriebnahme (und Wartung) falsch eingestellt wird.In the circuit arrangement according to the invention, the induction loop is not at all in operated in a tuned resonant circuit; rather, the measuring frequency is applied to it without any adjustment. Only the filter circuit is matched to the intended operating frequency (measuring frequency). The but does not happen with every single assembly at the assembly site. Rather, the (mass-produced) Filters are already tuned to the operating frequency during manufacture. Thus, the induction loop can be connected at the installation site without any adjustment work. This means that the Installation not only of the adjustment devices that would otherwise be required - including the relevant specialist staff - saved, but it also eliminates the risk that staff mistakes Loop is set incorrectly during commissioning (and maintenance).

Durch den Filterkreis werden selbst Störspannungen, deren Frequenzen in der Nähe der Betriebsfrequenz liegen, gewissermaßen »kurzgeschlossen«. Trotz der Verwendung einer nicht abgestimmten Schleife und dem hierdurch erreichten geringen Aufwand ist also eine große Störsicherheit gegenüber Fremdfrequenzen erreicht. Obendrein ist durch den Einbau eines solchen Filterkreises die Rückwirkung der nachgeschalteten Phasenmeßeinrichtung auf den Oberwellengehalt der Schleifenspannung sehr verringert. Durch Einschaltung eines Übertragers zwischen die nicht abgestimmte Schleife und das Filter kann die dem Filter nachgeschaltete Phasenmeßeinrichtung auch weitgehend von der Schleifeninduktivität unabhängig gemacht werden. Nähere Einzelheiten der Erfindung gehen aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel hervor.
An den Klemmen 1 liegt eine von einem Oszillator (nicht dargestellt) erzeugte Spannung der vorgesehenen Betriebsfrequenz an. Über die Primärwicklung eines Übertragers 2 und einen Widerstand 4 liegt diese Spannung an einem ebenfalls auf die BetriebsfrequenzEven interference voltages whose frequencies are close to the operating frequency are to a certain extent "short-circuited" by the filter circuit. In spite of the use of a non-coordinated loop and the little effort that this achieves, a high level of immunity to interference from external frequencies is achieved. In addition, by installing such a filter circuit, the effect of the downstream phase measuring device on the harmonic content of the loop voltage is very much reduced. By connecting a transformer between the untuned loop and the filter, the phase measuring device connected downstream of the filter can also be made largely independent of the loop inductance. Further details of the invention emerge from the embodiment shown in the drawing.
A voltage of the intended operating frequency generated by an oscillator (not shown) is applied to terminals 1. This voltage is also applied to the operating frequency via the primary winding of a transformer 2 and a resistor 4

abgestimmten Filterkreis an, der aus der Parallelschaltung einer Induktivität 5, eines Widerstandes 6 und eines Kondensators 7 besteht. An der Sekundärseite des Übertragers 2 ist eine unter Umständen aus mehreren Windungen bestehende und beispielsweise in die Straßendecke der zu überwachenden Fahrbahn eingelassene Induktionsschleife 3 angeschlossen.matched filter circuit, which consists of the parallel connection of an inductance 5, a resistor 6 and a capacitor 7 consists. On the secondary side of the transformer 2 there may be one of several Existing turns and, for example, embedded in the road surface of the lane to be monitored Induction loop 3 connected.

Fährt ein Kraftfahrzeug mit Metallchassis und Metallkarosserie über diese Schleife, so wird die Induktivität der Schleife verringert. Hierdurch tritt an dem kornplexen Widerstand, bestehend aus der Primärseite des Übertragers 2, dem Widerstand 4 und dem Filter 5,6, 7, eine Phasenverschiebung der Meßspannung auf. Diese Meßspannung ist an einer Klemme 8 abnehmbar und einer in der Figur nicht näher dargestellten phasenvergleichenden Meßeinrichtung zugeführt.If a motor vehicle with a metal chassis and metal body drives over this loop, the inductance the loop decreased. This occurs at the complex resistance, consisting of the primary side of the Transformer 2, the resistor 4 and the filter 5, 6, 7, a phase shift of the measuring voltage. This Measurement voltage can be taken off at a terminal 8 and a phase comparison, not shown in detail in the figure Measuring device supplied.

Da der Filterkreis auf die Betriebsfrequenz abgestimmt ist, sind Störmöglichkeiten durch fremde, hochfrequente Störspannungen, die über die Schleife 3 eingekoppelt werden, ausgeschaltet, es sei denn, daß deren Frequenz gerade die Größe der Betriebsfrequenz besitzt. Weiterhin ist durch die Einschaltung des Filterkreises die Rückwirkung der Phasenmeßeinrichtung auf die Induktionsschleife — und damit der Klirrfaktor — klein gehalten.Since the filter circuit is tuned to the operating frequency, there are possibilities of interference from external, high-frequency Interference voltages that are coupled in via the loop 3, switched off, unless their Frequency is just the size of the operating frequency. Furthermore, by switching on the filter circuit the reaction of the phase measuring device on the induction loop - and thus the distortion factor - kept small.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Schaltungsanordnung zur Feststellung eines metallischen Gegenstandes mittels einer Induktionsschleife, die von einem Oszillator mit einer vorgegebenen festen Meßfrequenz beschickt und deren durch die Induktivitätsänderung bei Anwesenheit eines metallischen Gegenstandes geänderte Meßspannung einer nachgeschalteten phasenvergleichenden Meßeinrichtung zugeführt wird (Induktionsschleifendetektor), insbesondere zur Kraftfahrzeugerfassung und -zählung, gekennzeichnet durch die Verwendung einer nicht abgestimmten (nicht abgeglichenen) Induktionsschleife (3) und ein zwischen die Induktionsschleife (3) und die phasenvergleichende Meßeinrichtung geschaltetes, auf die Meßfrequenz fest abgestimmtes Filter (5, 6, 7) mit Parallelresonanzkreis-Charakteristik.Circuit arrangement for detecting a metallic object by means of an induction loop, fed by an oscillator with a predetermined fixed measuring frequency and their Measurement voltage changed by the change in inductance in the presence of a metallic object is fed to a downstream phase-comparing measuring device (induction loop detector), in particular for vehicle registration and counting by using an unmatched (unmatched) induction loop (3) and a between the induction loop (3) and the phase comparing measuring device connected to the Measuring frequency fixed filter (5, 6, 7) with parallel resonance circuit characteristics.